SPIE 2023 – imec מתכונן ל-EUV עם NA גבוה – Semiwiki

ועידת הליטוגרפיה המתקדמת של SPIE התקיימה בפברואר. לאחרונה הזדמן לי לראיין את סטיבן שר, סגן נשיא לתהליכי עיצוב וחומרים מתקדמים ב-imec ולסקור מאמרים נבחרים ש-imec הציגה.

שאלתי את סטיב מה המסר הכולל ב-SPIE השנה, הוא אמר שמוכנות ל- High NA היא המפתח. הוא זיהה שלושה אזורים מרכזיים של מערכת אקולוגית:

1. תשתית טכנולוגיית שיפור מסכות ורזולוציה (RET).
2. חומרים, פוטו רזיסט ושכבות תחתיות.
3. מטרולוגיה

גם כלי החשיפה הם כמובן המפתח, אבל לא לזה סטיב מדבר. הערת המחברים - אני אכתוב גם על מצגות SPIE של ASML.

מבחר המסיכות

סטיב המשיך לפרט בעיות הקשורות למסכה:

• מסכה אפקטים תלת מימדיים, כגון הסטת מיקוד ואובדן ניגודיות - High NA היא חשיפה בזווית נמוכה מה שהופך את אפקטי התלת מימד לבעיה יותר.
• חלקי מסכה עם פגמים נמוכים ומסכות עם שונות נמוכה בחספוס וב-CD
• יש צורך במסכות נמוכות כדי לאפשר ניגודיות גבוהה יותר ולהפחית אפקטים תלת מימדיים של מסכה.
• טכניקות תיקון קרבה אופטי.
• כתיבת מסכה, multibeam.
• תפירת מסכה - הגודל הקטן יותר של שדה הסורק מחייב לתפור את הקוביות יחד.
• 4x כיוון אחד, 8x כיוון אחר דורש סוג חדש של עיצוב מסכה כדי לאפשר תפירה.
• כדורי לאנרגיה מקור גבוהה יותר.

In "כדורי CNT: תוצאות אופטימיזציה וחשיפה אחרונות," Joost Bekaert וחב', חקרו את כדורי ננו-צינורית הפחמן (CNT).

ל-ASML יש מערכות מקור של 600 וואט במפת הדרכים שלהם, כדורים נוכחיים המבוססים על סיליקיד מתכת קיימא רק עד כ-400 וואט. הכדורים צריכים לחסום חלקיקים, להיות בעלי תמסורת גבוהה, חוזק מכני מספיק כדי להיות תלוי על שטח של כ-110 מ"מ על 140 מ"מ, ולהיות עמידים. CNT הראה עד 98% שידור. קרינת ה-EUV היא כל כך אנרגטית שהיא יוצרת פלזמת מימן החורטת את הגלולה, מה שמוביל בסופו של דבר לאובדן שלמות מכנית. imec העריכה את קצבי הצריבה וכיצד לייצב את הגלעין.

ניתן להעריך את קצבי הצריבה על ידי התבוננות בשידור, מכיוון שה-Pellicle מדולל על ידי תחריט, השידור עולה. איור 1 ממחיש את השידור לאורך זמן של Pellicle בכפוף לתנאים שונים.

ASML מעריכה העברת כדורים לעומת זמן חשיפה תוך שימוש בכלי חשיפה לפלזמה לא מקוון, ובעבודה זו, imec הדגימה חשיפה של כדורי CNT עד 3,000 פרוסות (96 מתים ב-30 mJ/cm² לכל רקיק), והראתה מתאם בין התוצאות שהתקבלו מחשיפה בפועל של הסורק. ואלה מהכלי הלא מקוון.

לכדורים יש בתחילה זיהומים אורגניים נדיפים מתהליך הייצור שסופגים אנרגיית EUV עד שהם נשרפים, ראו את הקימורים הירוקים והסגולים. אפיית ה-Pellicle בטמפרטורות גבוהות "מטהרת" את ה-Pellicle על-ידי שריפת המזהמים וכתוצאה מכך לשינויי העברה נשלטים בקצב החריטה. השיפוע של שתי העקומות הכחולות נובע מקצב הצריבה. העקומה הירוקה ממחישה כדור "מצופה" שמציג קצב חריטה נמוך יותר, אולם הציפוי מפחית שידור וייתכן שלא יהיה תואם לרמות הספק גבוהות מאוד.

עמיד לצילום

סטיב, אז דיבר על photoresist.

עבור photoresist גובה 24nm עד 20nm הוא נקודה מתוקה להחדרת High NA עם גובה 16nm הרזולוציה האולטימטיבית. להתנגדות כימית מוגבר (CAR) יש ביצועים גרועים מתחת ל-24 ננומטר. מתכות תחמוצת מתכת (MOR) נראות מבטיחות עד 17 ננומטר או אפילו 16 ננומטר. ליקוי הוא עדיין בעיה. מינונים בגובה 24 ננומטר הם 67mJ/cm² עבור MOR ו-77mJ/cm² בשביל מכונית. ל-MOR יש כמה בעיות יציבות וככל שהמינון נמוך יותר, ההתנגדות תגובתית יותר/פחות יציבה. אלה אתגרים, לא שואפים.

In "שכבות תחתיות מוקטנות עבור ליטוגרפיה EUV," Gupta et.al., חקרו שכבות פוטו-רזיסט. כאשר הגובה מתכווץ, עבור אותה שכבת פוטו-רזיסט יחס הגובה-רוחב גדל ויכול להוביל לקריסת דפוס. הדבקה משופרת של שכבת התחתית יכולה לטפל בזה. לחילופין ניתן להשתמש ב-photoresist דק יותר כדי לנהל את יחס הגובה-רוחב, אבל זה יכול להוביל לבעיות חריטה אלא אם כן ניתן למצוא סלקטיביות חריטה גבוהה מתחת לשכבה.

imec גילתה שניתן להתאים אנרגיית פני השטח של שכבות תחתיות שהופקדו לפוטו-רזיסט כדי להשיג הידבקויות משופרות. ניתן להשתמש בכוונון הצפיפות של השכבה התחתית שהופקדה כדי לספק סלקטיביות חריטה משופרת.

In "מוכנות לדפוסי התנגדות יבשה לקראת ליטוגרפיה גבוהה של NA EUV," Hyo Sean Suh et.al., מ-imec ו-Lam חקרו את תהליך הפוטו-רזיסט היבש של לאם. עבור תהליכי N2+ ו-A14 מתכת 2 (M2P) צפוי להיות ~24nm עם 15nm tip-to-tip (T2T) ולאחר מכן ב-A10 M2P יהיה ~22nm עם <15nm T2T.

תהליך ההתנגדות היבשה של לאם מודגם באיור 2.

נמצא כי אפייה לאחר חשיפה (PEB) מונעת מאוד הפחתת מינון אך השפיעה על הגשרים והחספוס. אופטימיזציה משותפת של פיתוח וחריטה מפחיתה גשרים וחספוס והראתה חלון תהליך חזק עבור דפוסי גובה L/S של 24 ננומטר.

In "היתכנות של קנה מידה מתכתי לוגי עם דפוס יחיד של 0.55NA EUV," Dongbo Xu et.al. תיאר הערכה של מה מערכת High-NA (0.55NA) יכולה להשיג עם דפוס יחיד.

הם הגיעו למסקנה שגובה 24 ננומטר נראה בר השגה. 20 ננומטר נראה מבטיח בכיוון האופקי אבל הכיוון האנכי דורש יותר עבודה. גובה 18 ננומטר דורש עבודה נוספת.

EUV הוכחה כטכנולוגיה מאתגרת מאוד מנקודת מבט של חספוס קו ופגם סטוכסטי. הרכבה עצמית מכוונת (DSA) היא טכנולוגיה שקיימת כבר זמן רב אך לא זכתה להרבה משיכה. DSA מקבל כעת תשומת לב כטכניקה לטיפול בחספוס קו ופגמים סטוכסטיים עבור EUV.

In "תיקון דפוסי מרחב קו ליטוגרפיה של EUV באמצעות הרכבה עצמית בימוי בלוק קופולימר: מחקר חספוס ופגמים," ג'ולי ואן בל ואח' מצא ששילוב DSA עם EUV עדיף על תהליכי DSA המבוססים על ליטוגרפיה טבילה עם חספוס ברוחב קו נמוך יותר וללא פגמים בנקע.

In "סטוציסטיקה מקלה בליטוגרפיה EUV על ידי הרכבה עצמית מכוונת," Lander Verstraete et.al. חקר שימוש ב-DSA כדי להפחית פגמים סטוכסטיים בעיבוד EUV.

תהליך ה-IMEC לתיקון פגמי קו/מרחב EUV מודגם באיור 3.

תהליך imec לתיקון פגמים במערכי מגע מודגם באיור 4.

EUV plus DSA נראה מבטיח מאוד עבור קו/רווחים בגובה 28 ננומטר, כאשר הפגם העיקרי הוא גשרים. בגובה 24 ננומטר נדרש שיפור עם יותר מדי פגמים בגשר. פגמים מתואמים לניסוח הקופולימר הבלוק ולזמן החישול.

עבור מערכי מגע EUV + DSA משפר את אחידות הממד הקריטי המקומי (LCDU) ושגיאת מיקום דפוס ומאפשר מינון נמוך יותר.

מטרולוגיה

ככל שעובי הסרט מופחת, יחסי האות לרעש המטרולוגיים הופכים לבעיה.

עם EUV יש חלון תהליך פגמים, בצד אחד יש צוק שבו שברים בתבנית הופכים לבעיה ובצד השני של החלונות יש צוק שבו גשרים בין דפוסים הופכים לבעיה.

כאשר מנסים מגרש חדש יש הרבה פגמים שנגרעים עם הזמן.

קשה למדוד שטח מספיק גדול עם רגישות מספקת. בדיקת קרן E רגישה אך איטית, אופטית היא מהירה אך לא רגישה. תהליכי תלת מימד חדשים כמו CFET מציגים אתגרים נוספים.

In "מוכנות מטרולוגית של התנגדות יבשה ל-EUVL גבוה של NA", ג'אן פרנצ'סקו לורוסו וחב', חוקרים את מיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM), בדיקת E Beam ו-CD SEM לאפיון של רזיסטים דקים מאוד.

שימוש בתהליך הפוטו-רזיסט היבש של Lam< CD SEM הוכח ככדאי עד לעובי פוטו-רזיסט בעובי 5 ננומטר. ככל שעובי ההתנגדות ירד וחספוס הקו גדל, יכולת ההדפסה של פגמי הגשר ירדה בעוד פגמי השבירה נשארו זהים. קריסת דפוס נראתה רק בסרטים עבים יותר. מדידות AFM הצביעו על ירידה בעובי הסרט. E Beam הראתה לכידה טובה של פגמים אפילו עבור סרטים מאוד.

In "מטרולוגיה של מוליכים למחצה לעידן התלת מימד," J. Bogdanowicz וחב', חוקרים את האתגרים של מטרולוגיה על מבנים תלת מימדיים.

בעידן התלת מימד, כיוון ה-Z הפך לקנה המידה החדש של X/Y. עבור התקני לוגיקה, CFET ו- Semi damascene מציגים אתגרים, בזיכרון 3D DRAM הוא אתגר עתידי, וחיבורי 3D עבור System Technology Co Optimization (STCO) הם אתגר נוסף.

עבור תהליכי Nanosheet ו-CFET אופקית אפיון שקע ומילוי לרוחב וזיהוי שאריות ופגמים אחרים בערימות רב-שכבתיות יהיו קריטיים. בזיכרון תלת מימדי יחס רוחב-גובה-רוחב גבוה (HAR) פרופיל חור/פיצול ודומה להגיון זיהוי פגמים ושאריות קבורים בסרטים מרובי שכבות יהיו קריטיים. עבור יישומי STCO שלמות ממשקי החיבור והיישור יהיו המפתח.

עבור מטרולוגיה מסורתית של פני השטח כבר יש פשרה בין רגישות למהירות, כעת עומק בדיקה מול רזולוציה לרוחב הוא פשרה מרכזית. איור 5 מציג את עומק החיטוט לעומת רזולוציה ותפוקה לרוחב עבור טכניקות מטרולוגיה שונות.

איור 6 מסכם את המוכנות הנוכחית של מטרולוגיה תלת מימדית לתת מענה לצרכים שונים.

מאיור 6 יש עדיין הרבה אתגרים שצריך להתגבר עליהם כדי להשיג תוכנית מטרולוגיה מקיפה.

סיכום

עידן High NA EUV מתקרב. יש התקדמות טובה ב-pellicles, photoresists ובמטרולוגיה ו-imec ממשיכה לעבוד בכל שלושת התחומים להתקדמות נוספת.

גם לקרוא:

TSMC הוציאה הרבה יותר כסף על 300 מ"מ ממה שאתה חושב

SPIE Advanced Lithography Conference 2023 – הכרזת AMAT Sculpta®

IEDM 2023 - חומרים דו מימדיים - אינטל ו-TSMC

IEDM 2022 - Imec 4 Track Cell

שתף את הפוסט הזה באמצעות:

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• קנה ומכירה של מניות בחברות PRE-IPO עם PREIPO®. גישה כאן.
• מקור: https://semiwiki.com/lithography/329278-spie-2023-imec-preparing-for-high-na-euv/